论文题目: 磁悬浮转子系统的耦合理论分析及实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 王晓光
导师: 江征风
关键词: 磁悬浮转子,耦合特性,耦合特性实验研究
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 磁悬浮转子系统的力耦合、力矩耦合、磁耦合等耦合现象是磁悬浮转子系统的特性。在以往的研究中,大多没有对磁悬浮转子系统的耦合问题进行全面的研究,且没有进行实验验证。在实际磁悬浮转子的应用系统中大多数也是忽略耦合影响因素。当磁悬浮转子系统的结构尺寸较大时,上述方法可以得到令人满意的应用结果。但是随着磁悬浮转子系统的结构尺寸的减小,耦合的影响渐渐突显出来。在例如磁悬浮硬盘驱动器、微型磁悬浮陀螺等微小磁悬浮转子应用领域,再忽略耦合的影响是不合适的。故对磁悬浮转子系统的耦合问题进行全面的研究,且以实验方式标定耦合特性参数具有理论与实际双重意义。 本文对磁悬浮转子系统的多种耦合现象进行了研究,如径向磁力轴承内磁极之间的磁耦合;径向磁力轴承横截面内两个相互垂直方向的力耦合;转子前后径向磁力轴承之间的力矩耦合;径向磁力轴承与轴向磁力轴承的力矩耦合;磁悬浮转子系统的转矩耦合;位移传感器偏置导致的信号耦合及传感器的温漂对偏置耦合的影响等。导出了耦合力、耦合力矩、耦合转矩的计算公式。研究了上述耦合与系统结构参数之间的关系,提出了磁悬浮转子系统耦合影响强度的评价系数——耦合系数。在上述研究的基础上,建立了考虑耦合因素的磁悬浮转子系统的动力学模型。 提出了径向磁力轴承的磁力的不可叠加性原理,即径向磁力轴承平面内,任意方向上的悬浮力不能由坐标方位的悬浮力叠加得到。为实验验证磁悬浮转子系统的耦合奠定了理论基础。并且根据此原理设计了磁悬浮转子系统耦合特性测试实验装置。为研究磁悬浮转子系统的耦合特性提供了实验手段。在实验装置上进行了磁悬浮转子系统的耦合特性实验,实验结果与理论研究较好地吻合。实验测试数据完全可以用于理论研究的定性、定量验证。实验测试数据可以为磁悬浮转子系统的结构设计、耦合特性参数标定、系统建模和控制系统的设计提供实验依据。 本文还研究了微小磁悬浮转子的耦合特性。研究了当轴向尺寸缩小时,磁悬浮转子支承原理的变化,提出了轴状磁悬浮转子与盘状磁悬浮转子的判定条件,导出了获取盘状磁悬浮转子的状态信息的计算公式。
论文目录:
第1章 引言
1.1 论文的研究背景
1.2 磁悬浮转子
1.3 磁悬浮转子系统的发展概况
1.4 本论文的课题支撑与主要工作
第2章 磁悬浮转子系统动力学模型
2.1 磁力轴承中的磁力及其数学模型
2.2 磁力轴承中的磁力特性分析
2.3 水平放置的主动磁悬浮转子系统动力学模型
2.4 垂直放置的主动磁悬浮转子系统动力学模型
2.5 磁悬浮转子系统的刚度与阻尼
2.6 小结
第3章 磁力轴承的耦合
3.1 径向磁力轴承中的力耦合
3.2 径向磁力轴承磁极之间的磁耦合
3.2.1 磁极之间电流变化对磁场分布的影响
3.2.2 定子孔或槽对磁场分布的影响
3.3 小结
第4章 磁悬浮转子系统的耦合
4.1 径向磁力轴承之间的力耦合、力矩耦合
4.1.1 径向磁力轴承之间的力耦合、力矩耦合
4.1.2 结构参数对径向轴承之间的力耦合、力矩耦合的影响
4.2 轴向磁力轴承引起的力矩耦合
4.2.1 轴向磁力轴承引起的力矩
4.2.2 轴向磁力轴承对径向磁力轴承的力矩耦合
4.2.3 轴向磁力轴承对径向磁力轴承耦合力矩的分布
4.2.4 轴向磁力轴承对径向磁力轴承耦合力矩的影响
4.3 磁悬浮转子系统的转矩耦合
磁悬浮转子系统的耦合转矩计算
4.4 磁悬浮转子系统的传感器偏置耦合
4.4.1 z坐标方向上的传感器偏置耦合
4.4.Z x、y坐标方向上的传感器偏置耦合
4.4.3 传感器的温漂对偏置耦合的影响
4.5 小结
第5章 磁悬浮转子系统耦合动力学模型
5.1 耦合系数的导入及其定义
5.1.1 径向磁力轴承内x、y方向上的耦合系数
5.1.2 径向磁力轴承之间的耦合系数
5.1.3 轴向磁力轴承对径向磁力轴承的耦合系数
5.2 磁悬浮转子系统耦合动力学模型
5.2.1 水平放置的主动磁悬浮转子系统耦合动力学模型
5.2.2 垂直放置的主动磁悬浮转子系统耦合动力学模型
5.3 磁悬浮转子系统耦合的刚度与阻尼
5.4 小结
第6章 微小磁悬浮转子系统的耦合及其解决方法
6.1 微小磁悬浮转子的结构与耦合的关系
6.2 减小磁悬浮转子传感器偏置耦合的检测方案
6.2.1 消除磁悬浮转子传感器偏置耦合的检测方案
6.2.2 减小磁悬浮转子传感器偏置耦合的检测方案
6.3 盘状磁悬浮转子支承原理
6.3.1 盘状磁悬浮转子支承原理研究
6.3.2 磁悬浮硬盘盘片状态信息的获取
6.3.3 盘状磁悬浮转子盘片控制信号的计算
6.4 小结
第7章 磁悬浮转子系统耦合特性的实验测试
7.1 径向磁力轴承耦合力、耦合力矩的实验测试原理
7.2 径向磁力轴承耦合力、耦合力矩测试实验台的设计
7.3 磁悬浮转子系统耦合特性实验测试步骤
7.4 径向磁力轴承的悬浮力-电流特性测试
7.4.1 径向磁力轴承的悬浮力-电流特性的理论曲线
7.4.2 径向磁力轴承的悬浮力-电流特性的实际测试曲线
7.4.3 实测力-电流系数k_i和力-位移系数k_x
7.4.4 力-电流特性对径向磁力轴承磁极布置方案的影响
7.5 径向磁力轴承内力耦合特性的测试
7.6 小结
第8章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
附件
致谢
发布时间: 2006-06-28
参考文献
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- [5].磁悬浮转子系统建模技术及其虚拟样机研究[D]. 张锦光.武汉理工大学2010
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标签：磁悬浮转子论文; 耦合特性论文; 耦合特性实验研究论文;